INTRODUCCION

Cuatro son las reglas que siguen las c�lulas para la s�ntesis de prote�nas y �cidos nucleicos:

1. Las prote�nas y los �cidos nucleicos est�n compuestos por un n�mero limitado de subunidades: en el caso de las prote�nas, son 20 los amino�cidos que constituyen estas subunidades, mientras que s�lo cuatro bases nucleicas son utilizadas para construir el RNA o el DNA.
2. Durante el proceso de polimerizaci�n, las subunidades son a�adidas una a una: el el caso de las prote�nas, la s�ntesis empieza en el grupo NH2 del amino�cido inicial y continua hasta el -COOH del amino�cido terminal; en el caso de los �cidos nucle�cos, la s�ntesis comienza por el extremo 5' y prosigue hasta el extremo 3�.
3. Cada cadena tiene un punto espec�fico de iniciaci�n y el crecimiento procede en una direcci�n hasta una terminaci�n tambi�n especificada. Esto requiere unas se�ales de inicio y de fin.
4. El producto sint�tico primario no es usualmente empleado como tal sino que es modificado. Mediante una serie de enzimas, las cadenas de pol�meros experimentan una serie de transformaciones (rotura, uni�n a otra cadena, entrecruzamiento, etc)

SINTESIS DE PROTEINAS

Las instrucciones para construir las prote�nas est�n codificadas en el DNA y las c�lulas tienen que traducir dicha informaci�n a las prote�nas. El proceso consta de dos etapas:

1. TRANSCRIPCION:

   la transcripci�n es el proceso durante el cual la informaci�n gen�tica contenida en el DNA es copiado a un RNA de una cadena �nica llamado RNA-mensajero. La transcripci�n es catalizada por una enzima llamada RNA-polimerasa. El proceso se inicia separ�ndose una porci�n de las cadenas de DNA: una de ellas, llamada hebra sentido es utilizada como molde por la RNA-polimerasa para incorporar nucle�tidos con bases complementarias dispuestas en la misma secuencia que en la hebra anti-sentido, complementaria de la hebra sentido inicial. La �nica diferencia consiste en que la timina del DNA inicial es sustitu�da por uracilo en el RNA mensajero. As�, por ejemplo, una secuencia ATGCAT de la hebra sentido del DNA inical producir� una secuencia UACGUA.

   Adem�s de las secuencia de nucle�tidos que codifican prote�nas, el RNA mensajero copia del DNA inicial unas regiones que no codifican prote�nas y que reciben en nombre de intrones. Las partes que codifican prote�nas se llaman exones. Por lo tanto, el RNA inicialmente transcrito contiene tanto exones como intrones. Sin embargo, antes de que abandone el n�cleo para dirigirse al citoplasma donde se encuentran los ribosomas, este RNA es procesado mediante operaciones de "corte y empalme", elimin�ndose los intrones y uni�ndose entre s� los exones. Este RNA-m maduro es el que emigra al citoplasma. Un �nico gen puede codificar varias prote�nas si el RNA-m inicial puede ser cortado y empalmado de diversas formas. Esto ocurre, por ejemplo, durante la diferenciaci�n celular en donde las operaciones de corte y pegado permite producir diferentes prote�nas.

   Adem�s de utilizarse como molde para la s�ntesis del RNA-m, el DNA tambi�n permite la obtenci�n de otros dos tipos de RNA:

   1. El RNA de transferencia (t-RNA) que se une espec�ficamente a cada uno de los 20 amino�cidos y los transporte al ribosoma para incorporarlos a la cadena polipept�dica en crecimiento.
   2. El RNA ribos�mico (r-RNA) que conjuntamente con las prote�nas ribos�micas constituye el ribosoma.

    

   TRADUCCION:

   El m-RNA maduro contiene la informaci�n para que los amino�cidos que constituyen una prote�na en vayan a�adiendo seg�n la secuencia correcta. Para ello, cada triplete de nucle�tidos consecutivos (cod�n) especifica un aminacido. Dado que el m-RNA contiene 4 bases, el n�mero de combinaciones posibles de grupos de 3 es de 64, n�mero m�s que suficiente para codificar los 20 amino�cidos. De hecho, un amino�cido puede ser coficado por varios codones.

   La s�ntesis de prote�nas tiene lugar de la manera siguiente:

   • Iniciaci�n: Un factor de iniciaci�n, GPT y metionil-tRNA[Met] forman un complejo que se une a la subunidad ribos�mica grande. A su vez, el m-RNA y la subunidad ribos�mica peque�a se unen al encontrar esta �ltima el cod�n de iniciaci�n que lleva el primero. A continuaci�n ambas subunidades ribos�micas se unen. El metionil-tRNA[met] est� posicionado enfrente del cod�n de iniciaci�n (AUG). El GPT y los factores de iniciaci�n de desprenden quedando el tRNA[Met] unido al ribosoma.
   • Elongaci�n: Un segundo aminoacil-tRNA (en el ejemplo Phe-tRNa[Phe]) se coloca en la posici�n A de la subunidad grande del ribosoma. Un complejo activado por GPT se ocupa de formar el enlace pept�dico quedando el peptido en crecimiento unido al aminoacil-tRNA entrante. Al mismo tiempo, el primer t-RNA se separa del primer amino�cido y del punto P del ribomosa.
     El ribosoma se mueva un triplete hacia la derecha, con los que el peptidil-tRNA[Phe] queda unido al punto P que hab�a quedado libre. Un tercer aminoacil-tRNA (en el ejemplo Leu-tRNA[Leu]) se coloca en la posici�n A y se repite el proceso de formaci�n del enlace peptidico, quedando el peptido en crecimiento unido al Leu-tRNA[Leu] entrante. Se separa el segundo t-RNA del segundo aminoacido y del punto P del ribosoma.
   • Terminaci�n: el m-RNA que se est� traduciendo lleva un cod�n de terminaci�n (UAG). Cuando el ribosoma llega a este cod�n, la prote�na ensamblada es liberada y el ribosoma se fragmenta en sus subunidades quedando listo para un nuevo proceso.

    

   En el proceso que acabamos de describir, el ribosoma se desplazaba a lo largo de una hebra de m-RNA leyendo los tripletes de uno en uno. La s�ntesis de prote�nas progresa a raz�n de 15 amino�cidos/segundo. Dada la longitud del m-RNA, varios ribosomas pueden ir leyendo codones y sintetizando prote�nas. El conjunto se denomina poliribosoma

   A partir del anterior proceso se puede definir como gen un conjunto de nucle�tidos de una mol�cula de DNA que sirve como molde para la producci�n de una prote�na o una familia de prote�nas si se producen operaciones de corte y empalme en el RNA. Como usualmente una prote�na tiene entre 100 y 1000 aminoacidos, el m-RNA maduro contendr� entre 300 y 3000 nucle�tidos. El tama�o del gen depender�, de los intrones que tenga.